Тепловий розрахунок бітумосховища

Тепловий розрахунок нагрівального обладнання бітумосховища включає в себе визначення необхідної кількості теплоти для нагрівання бітуму; втрат теплоти при розігріванні бітуму в бітумосховищі; площі поверхні нагріву нагрівальних приладів і необхідної довжини труб; витрати пари або електроенергії, а також вибір джерела теплоти.

При двоступеневій схемі підігрівання бітуму розрахунок виконують по кожному етапу окремо. На першому етапі визначають витрату теплоти G_пер на попереднє розігрівання (плавлення) бітуму в бітумосховищі для забезпечення надходження його в приямок. На другому етапі визначають витрату теплоти G_др. на розігрівання в приямку для можливого перекачування його по трубопроводах. Загальна годинна витрата теплоти, ккал (Дж)

. (6.18)

Початкові дані для розрахунку бітумосховищ з двоступеневою схемою підігрівання:

Q_{Бс .} - витрата бітуму за годину, кг;

- питома теплоємність бітуму, що залежить від температури:

при = 30...50 °С = 0,30...0,35 ккал/(кг °С);

при =70...80 °С = 0,35…0,40 ккал/(кг °С);

при =110…130 °С = 0,40...0,50 ккал/(кг °С);

- вологість бітуму, у відповідності з ТУ = 2 %.

У загальному вигляді витрата теплоти на розігрівання бітуму, ккал/год

 

, (6.19)

 

де - годинна витрата теплоти, відповідно, на плавлення і попередній нагрів бітуму, ккал

, (6.20)

 

де - прихована питома теплота плавлення бітуму, = 30 ккал/кг

 

, (6.21)

 

де t_п, t_к - температура бітуму при нагріванні, відповідно, початкова і кінцева, для сховищ t_п =10 °C, t_к = 60 °C;

- годинна витрата теплоти, яка затрачується на нагрівання вологи, що знаходиться в бітумі, ккал

 

, (6.22)

 

де - питома теплоємність води, = 1 ккал/(кг °С);

- годинна витрата теплоти на розігрівання бітуму в приямку, ккал,

 

, (6.23)

 

де t'_п, t'_к - температура бітуму при нагріванні, відповідно, початкова і кінцева: для приямку t'_п = 60 °C, t'_к = 90 °C;

- годинні втрати теплоти в довкілля при нагріванні бітуму в приямку,м²

 

, (6.24)

 

де - коефіцієнт теплопередачі від бітуму до дна сховища,

=0,4 ккал/(м² год °С);

- площа відповідно дна і стінок приямка, які примикають до грунту, =10 м², =2м²;

- температура дна і стінок приямка, = 10 °С;

- коефіцієнт теплопередачі через стінку приямка,

= 6,1 ккал/(м² год°С);

- коефіцієнт теплопередачі від дзеркала бітуму до повітря,

=^, 0,057 ккал/(м² год °С);

- площа дзеркала бітуму в приямку, =4м²;

- температура повітря, за завданням.

Загальна годинна витрата теплоти, ккал:

- на попереднє розігрівання бітуму (перший етап)

 

, (6.25)

 

де - коефіцієнт неврахованих втрат, = 1,1;

- на розігрівання бітуму в приямку (другий рівень)

 

. (6.26)

 

Таким чином, загальна витрата теплоти у відсіку бітумосховища - обчислюється за (7.18). Витрати пари на підігрівання бітуму обчислюють за (7.2).

Площа поверхні нагрівання парових труб для підігріву дна бітумосховища, м²

, (6.27)

 

де - температура, відповідно, насиченої пари при робочому тиску =169,6°С і відпрацьованої пари =119,6°С;

- коефіцієнт тепловіддачі від нагрівача до бітуму, =40 ккал/год м град.

Аналогічно визначають площу поверхні нагрівання парових труб в приямку.

Необхідна довжина труб, м

, (6.28)

 

де - площа поверхні =1 м погонної довжини труби, м²

 

, (6.29)

 

- зовнішній діаметр труби, =0,2-0,3 м, для приямка =0,125-0,2м;

Якщо застосовується електрообігрівання, площа поверхні нагрівання електронагрівачів, м²

, (6.30)

 

де k_тв – коефіцієнт тепловіддачі, k_тв = 64 ккал/м² год. град.

- температура поверхні електронагрівачів, приймають 240 ºС.

При газовому розігріванні поверхня нагрівання жарових газових труб визначається за формулою

 

, (6.31)

де t_тп – температура топки, для рідкого палива, дорівнює 1200-1400 ºС;

t_гв – температура відпрацьованих газів дорівнює 200-300 ºС.

k_тв – коефіцієнт тепловіддачі, k_тв = 20÷30 ккал/м² град.

Аналогічно визначають площу поверхні нагріву жарових газових труб в приямку.

Для проектованого АБЗ:

Бітум у бітумосховищі розігрівають у два етапи.

1. Визначимо годинну витрату теплоти, яка затрачується на плавлення бітуму за (6.20)

ккал.

 

Годинна витрата теплоти, яка затрачується на нагрівання бітуму до температури 60 ºС, за (6.21)

 

ккал.

 

Годинна витрата теплоти, яка затрачується на нагрівання вологи, що є в бітумі, за (6.22)

ккал.

 

Загальна годинна витрата теплоти, яка потрібна для попереднього розігрівання бітуму, за (6.25)

 

ккал.

 

2. Годинна витрата теплоти, яка потрібна для розігрівання бітуму в приямку, за (6.23)

 

ккал.

 

Годинні втрати теплоти в навколишнє середовище при нагріванні бітуму в приямку, за (6.24)

 

ккал.

 

Загальна годинна витрата теплоти, потрібної для розігрівання бітуму в приямку, за (6.26)

 

ккал.

 

3. Загальну витрату теплоти, потрібної для нагрівання бітуму у відсіку бітумосховища, визначаємо за (6.18)

 

ккал

 

4. Щоб забезпечити потрібну кількість теплоти, потрібна пара з робочою температурою 170 ºС і тиском 8 атм (таблиця Д.1). Витрати пари обчислюємо за (6.2)

кг/год.

 

Згідно з таблиці Д.7 можна взяти будь-який з пароутворювачів, бо їхня годинна продуктивність вища за потрібну за розрахунком.

5. Площа поверхні нагрівальних елементів при паровому розігріванні бітумосховища, за (6.27)

 

м².

 

Якщо взяти діаметр труби мм (0,2 м), то площа поверхні труби на 1 м погонної довжини, за (6.29)

 

м².

 

Тоді потрібна довжина труби, за (6.28)

 

м.

 

6. Площу поверхні нагрівальних елементів при паровому розігріванні приямку визначаємо аналогічно

 

м².

Візьмемо діаметр труби мм (0,125 м) та визначимо площу поверхні труби на 1 м погонної довжини, за (6.29)

 

м².

 

Тоді потрібна довжина труби, за (7.28)

 

м.